能量代謝人體解剖生理學(xué)講解

主講人：滕飛翔

江蘇醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部第七章

消化系統(tǒng)與能量代謝、體溫能量代謝人/體/解/剖/生/理/學(xué)CONTENTS目錄機體能量代謝的測定影響能量代謝的主要因素二三機體能量的來源和轉(zhuǎn)化一基礎(chǔ)代謝四機體能量的來源和轉(zhuǎn)化一（一）機體能量的來源人體生命活動所需能量主要來源于食物或組織中的糖、脂肪和蛋白質(zhì)分子的氧化分解，它們是人體活動的主要能源物質(zhì)。機體能量的來源和轉(zhuǎn)化一1糖

糖是機體主要的供能物質(zhì)。一般情況下，機體所需能量的50%～70%是由糖提供的。糖的消化產(chǎn)物葡萄糖被吸收入血后，可直接供細胞利用，也可以肝糖原或肌糖原形式貯存于肝和肌肉中。肝糖原的主要作用是維持血糖水平的穩(wěn)定；肌糖原是骨骼肌活動時隨時可以動用的能量儲備。機體能量的來源和轉(zhuǎn)化一3蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)主要是用來構(gòu)成細胞成分和形成某些生物活性物質(zhì)，并不作為供能物質(zhì)。只有在長期饑餓的情況下，當體內(nèi)的糖原和脂肪幾乎耗竭時，機體才會依靠由組織蛋白質(zhì)分解所產(chǎn)生的氨基酸供能，以維持必要的生理功能。

2脂肪體內(nèi)脂肪的貯存量很大，可占體重的20%左右。脂肪是體內(nèi)貯存能量和供給能量的重要物質(zhì)。脂肪被分解為甘油和脂肪酸后，在細胞內(nèi)氧化釋放能量。每克脂肪在體內(nèi)氧化所釋放的能量約為同等重量的糖氧化所釋放能量的2倍左右。（二）機體能量的轉(zhuǎn)化各種能源物質(zhì)在體內(nèi)氧化時所釋放能量的50%以上直接轉(zhuǎn)化為熱能，用來維持體溫；其余不足50%的能量以化學(xué)能的形式轉(zhuǎn)移到由二磷酸腺苷（ADP）和磷酸合成的三磷酸腺苷（ATP）中。當機體組織細胞進行各種功能活動需要消耗能量時，ATP的一個高能磷酸鍵斷裂，ATP變成ADP，同時釋放能量。因此，ATP既是體內(nèi)重要的貯能物質(zhì)，又是直接的供能物質(zhì)。機體能量的來源和轉(zhuǎn)化一機體能量代謝的測定二（一）測定原理機體的能量代謝遵循能量守恒定律，即在能量轉(zhuǎn)化過程中，機體攝入的營養(yǎng)物質(zhì)氧化所釋放的化學(xué)能等于機體散發(fā)的熱能和所做外功之和。如排除機體所做的外功，則一定時間內(nèi)機體產(chǎn)生的熱量即為機體消耗的全部能量。因此，測定單位時間內(nèi)機體所散發(fā)的總熱量就可以得到機體的能量代謝率。機體能量代謝的測定二（二）與能量代謝有關(guān)的幾個概念1．食物的熱價1g食物氧化分解時所釋放的熱量，稱為食物的熱價。食物熱價的單位為焦耳（J）或卡（cal）（1cal＝4.187J）。食物的熱價分為物理熱價和生物熱價，前者指食物在體外完全燃燒時釋放出的熱量；后者指食物在體內(nèi)氧化時釋放出的熱量。糖和脂肪在體內(nèi)、外氧化產(chǎn)物完全相同，故物理熱價和生物熱價相等。蛋白質(zhì)由于在體內(nèi)不能被徹底氧化分解，有一部分以尿素的形式排出體外，故蛋白質(zhì)的生物熱價小于物理熱價（表1）。

熱價（kJ/g）耗氧量（L/g）CO2產(chǎn)生量（L/g）呼吸商氧熱價（kJ/L）物理熱價

生物熱價糖17.2517.250.830.831.0021.1脂肪39.7539.752.031.430.7119.6蛋白質(zhì)23.4317.990.950.760.8018.9

表1糖、脂肪和蛋白質(zhì)氧化時的熱價、氧熱價和呼吸商機體能量代謝的測定二2．食物的氧熱價某種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時，每消耗1L氧所產(chǎn)生的熱量稱為氧熱價。氧熱價表示某種物質(zhì)氧化時耗氧量與產(chǎn)熱量的關(guān)系。由于不同營養(yǎng)物質(zhì)中所含碳、氫、氧等比例不同，氧熱價也不同（表2）。機體能量代謝的測定二3．呼吸商營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化時，一定時間內(nèi)產(chǎn)生的CO2量與消耗的O2量的比值稱為呼吸商，即通常情況下，體內(nèi)能量主要來自糖和脂肪的氧化，蛋白質(zhì)用于氧化供能的量極少，且氧化不徹底，故可忽略不計。機體在氧化非蛋白質(zhì)（糖和脂肪）時產(chǎn)生的CO2量和消耗O2量的比值稱為非蛋白呼吸商（non-proteinrespiratoryquotient，NPRQ）。研究表明，非蛋白呼吸商與氧熱價之間有一定的比例關(guān)系（表2）。非蛋白呼吸商氧化百分比氧熱價（kJ/L）非蛋白呼吸商氧化百分比糖（%）

脂肪（%）氧熱價（kJ/L）

糖（%）

脂肪（%）0.710.00100.019.70.8550.749.320.30.7515.684.419.80.9067.532.520.60.8033.466.620.10.9584.016.020.90.8240.359.720.21.00100.00.021.1表2不同比例糖、

脂肪混合物的

非蛋白呼吸商與氧熱價機體能量代謝的測定二（三）測定方法1．直接測熱法直接測試法是讓受試者居于一個由隔熱材料組成的密封房間，收集人體在安靜條件下一定時間內(nèi)發(fā)散的總熱量的方法。此方法雖然測量精確，但所需設(shè)備復(fù)雜，操作煩瑣，故一般只用于科學(xué)研究。2．間接測熱法間接測熱法的理論依據(jù)是化學(xué)反應(yīng)中所遵循的“定比定律”，即一般化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物的量與產(chǎn)物的量之間呈一定的比例關(guān)系。例如，1mol的葡萄糖氧化時，消耗6mol氧，產(chǎn)生6mol的水，同時釋放一定量（約2826kJ）的熱量（ΔH），即

C6H12O＋6O2＝6CO2＋6H2O＋ΔH機體能量代謝的測定二2．間接測熱法在臨床工作實踐中，由于以上方法較繁瑣，常采用更簡易的方法來測算能量代謝率，具體方法為：①測定單位時間內(nèi)的O2消耗量和CO2產(chǎn)生量，并據(jù)此算出呼吸商；②以算出的呼吸商作為非蛋白呼吸商（蛋白質(zhì)用于供能的量極少），從非蛋白呼吸商與氧熱價對應(yīng)關(guān)系表（表7-2）中查得相應(yīng)的氧熱價；③利用公式：產(chǎn)熱量＝氧熱價（kJ/L）×O2消耗量（L），求出單位時間內(nèi)的產(chǎn)熱量，即能量代謝率。機體能量代謝的測定二影響能量代謝的主要因素三影響能量代謝的主要因素三肌肉活動對能量代謝的影響最顯著。因為全身骨骼肌的重量約占體重的40%，所以骨骼肌任何輕微的活動都可提高代謝率。機體在劇烈運動或強體力勞動時，產(chǎn)熱量比安靜時增加10～20倍。（一）肌肉活動當人體處于安靜狀態(tài)、環(huán)境溫度控制在20～30℃之間時，能量代謝水平較低，也最穩(wěn)定；當環(huán)境溫度低于20℃時，由于寒冷刺激反射性引起肌緊張增強和肌肉出現(xiàn)寒戰(zhàn)反應(yīng)，使機體能量代謝增加；當環(huán)境溫度高于30℃時，體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度加快及出汗、呼吸、心臟活動加強等原因也使能量代謝增加。（二）環(huán)境溫度影響能量代謝的主要因素三人在進食后一段時間內(nèi)，雖然同樣處于安靜狀態(tài)，但所產(chǎn)生的熱量卻比空腹時有所增加。這種由進食引起機體額外產(chǎn)生熱量的現(xiàn)象稱為食物的特殊動力效應(yīng)（specificdynamiceffectoffood）。（三）食物的特殊動力效應(yīng)精神和情緒活動對能量代謝也有較大影響。當人體處于激動、恐懼和焦慮等狀態(tài)時，能量代謝常顯著增加。這是由于無意識的肌緊張和交感神經(jīng)興奮，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，使能量代謝增強所致。（四）精神活動基礎(chǔ)代謝四基礎(chǔ)代謝四（一）基礎(chǔ)代謝的概念人體在基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝稱為基礎(chǔ)代謝?；A(chǔ)代謝率（basalmetabolismrate，BMR）則是指基礎(chǔ)狀態(tài)（見下面）下單位時間內(nèi)的能量代謝。①受試者空腹（清晨未進餐以前），且距前次進餐12小時以上，以排除食物的特殊動力效應(yīng)的影響；②靜臥，以使肌肉處于松弛狀態(tài)；③清醒、安靜，以排除精神緊張的影響；④環(huán)境溫度保持在20～25℃。基礎(chǔ)代謝四（二）基礎(chǔ)代謝率的測定研究表明，能量代謝率與機體體重相關(guān)性不明顯，而與體表面積基本上成正比。因此，基礎(chǔ)代謝率通常以每小時每平方米體表面積的產(chǎn)熱量為單位，即kJ/（

m2

·h）表示。體表面積可根據(jù)下列公式計算：

體表面積（

m2

）＝0.0061×身高（cm）＋

0.0128×體重（kg）－0.1529體表面積還可根據(jù)體表面積測算圖（右圖）直接查出，其方法是將受試者的身高和體重在相應(yīng)兩條列線上的兩點連成一直線，此直線與中間的體表面積列線的交點就是該人的體表面積。

體表面積測算圖基礎(chǔ)代謝四當測得某人的基礎(chǔ)代謝率后，常將測定值與同性別、同年齡組的正常值進行比較，以排除年齡和性別影響（表3）。同時為了方便起見，基礎(chǔ)代謝率通常以實測值高于或低于正常值的百分數(shù)（相對值）來表示，即：